Chapter 9 उपसहसंयोजन यौगिक (Coordination Compounds) Solutions

Question - 11 : - [Cu(NH₃)₄]²⁺ संकुल आयन के β₄ का मान 2.1 x 10¹³ है, इस संकुल के समग्र वियोजन स्थिरांक के मान की गणना कीजिए।

Answer - 11 : - समग्र वियोजन स्थिरांक, समग्र स्थायित्व स्थिरांक का व्युत्क्रम होता है।
अतः समग्र वियोजन स्थिरांक = = 4.7 x 10-¹⁴

Question - 12 : - वर्नर की अभिधारणाओं के आधार पर उपसहसंयोजन यौगिकों में आबन्धन को समझाइए।

Answer - 12 : -

उपसहसंयोजन यौगिकों में आबन्धन को समझाने के लिए वर्नर ने सन् 1898 में उपसहसंयोजन यौगिकों का सिद्धान्त प्रस्तुत किया। इस सिद्धान्त की मुख्य अभिधारणाएँ निम्नलिखित हैं –

उपसहसंयोजन यौगिकों में धातुएँ दो प्रकार की संयोजकताएँ दर्शाती हैं- प्राथमिक तथा द्वितीयक।
प्राथमिक संयोजकताएँ सामान्य रूप से धातु परमाणु की ऑक्सीकरण अवस्था से सम्बन्धित होती हैं। तथा आयननीय होती हैं। ये संयोजकताएँ ऋणात्मक आयनों द्वारा सन्तुष्ट होती हैं।
द्वितीयक संयोजकताएँ धातु परमाणु की उपसहसंयोजन संख्या से सम्बन्धित होती हैं। द्वितीयक संयोजकताएँ अन-आयननीय होती हैं। ये उदासीन अणुओं अथवा ऋणात्मक आयनों द्वारा सन्तुष्ट | होती हैं। द्वितीयक संयोजकता उपसहसंयोजन संख्या के बराबर होती है तथा इसका मान किसी धातु के लिए सामान्यत: निश्चित होता है।
धातु से द्वितीयक संयोजकता से आबन्धित आयन समूह विभिन्न उपसहसंयोजन संख्या के अनुरूप दिक्स्थान में विशिष्ट रूप से व्यवस्थित रहते हैं।

आधुनिक सूत्रीकरण में इस प्रकार की दिक्स्थान व्यवस्थाओं को समन्वये बहुफलक (coordinationpolyhedra) कहते हैं। गुरुकोष्ठक में लिखी स्पीशीज संकुल तथा गुरु कोष्ठक के बाहर लिखे आयन प्रति आयन (counter ions) कहलाते हैं।

उन्होंने यह भी अभिधारणा दी कि संक्रमण तत्वों के समन्वय यौगिकों में सामान्यतः अष्टफलकीय, चतुष्फलकीय व वर्ग समतली ज्यामितियाँ पायी जाती हैं। इस प्रकार [Co(NH₃)₆]³⁺, [CoCl(NH₃)₅]²⁺ तथा [CoCl₂(NH₃)₄]⁺ की ज्यामितियाँ अष्टफलकीय हैं, जबकि [Ni(CO)₄)] तथा [PtCl₄]^2- क्रमश: चतुष्फलकीय तथा वर्ग समतली हैं।
उपर्युक्त अभिधारणाओं से वर्नर, जिसने निम्नलिखित यौगिकों को कोबाल्ट (III) क्लोराइड की NH₃ से अभिक्रिया करके बनाया, ने इन यौगिकों (उपसहसंयोजक) की संरचना की सफलतापूर्वक व्याख्या की जिसका वर्णन निम्नलिखित है –

CoCl₃.6NH₃ नारंगी
CoCl₃.5NH₃ . H2O गुलाबी
CoCl₃.5NH₃ बैंगनी
CoCl₃.4NH₃ बैंगनी
CoCl₃.3NH₃ हरा

CoCl₃.4NH₃ के विभिन्न रंगों का कारण यह है कि यह समपक्ष तथा विपक्ष समावयव के रूप में उपस्थित होता है।

Question - 13 : - FeSO₄ विलयन तथा (NH₄)₂SO₄ विलयन का 1 : 1 मोलर अनुपात में मिश्रण Fe²⁺ आयन का परीक्षण देता है, परन्तु CuSO₄ व जलीय अमोनिया का 1 : 4 मोलर अनुपात में मिश्रण Cu²⁺ आयनों का परीक्षण नहीं देता। समझाइए क्यों?

Answer - 13 : -

FeSO₄ विलयन को (NH₄)₂SO₄ विलयन में 1 : 1 मोलर अनुपात में मिश्रित करने पर एक द्विक-लवण प्राप्त होता है, जिसे मोहर लवण (FeSO₄.(NH₄)₂SO₄.6H₂O)कहते हैं। यह निम्न प्रकार आयनित होता है –
FeSO₄ .(NH₄)₂ SO₄ .6H₄O →F²⁺ + 2NH⁺₄ + 3SO^2-₄ +6H₂O

विलयन में Fe²⁺ आयनों की उपस्थिति के कारण यह Fe²⁺ आयन का परीक्षण देता है। जब CuSO₄ विलयन को जलीय अमोनिया में 1 : 4 मोलर अनुपात में मिश्रित किया जाता है, तो संकर लवण [Cu(NH₄)₄]SO₄ प्राप्त होता है। यह विलयन में निम्न प्रकार आयनित होता है-
[Cu(NH₃)₄]SO₄ → [Cu(NH₃)₄]²⁺ +SO^2-₄
संकर आयन [Cu(NH₃)₄]²⁺ पुन: आयनित होकर Cu²⁺ आयन नहीं देता है। इसलिए विलयन Cu²⁺ आयन का परीक्षण नहीं देता है।

Question - 14 : - प्रत्येक के दो उदाहरण देते हुए निम्नलिखित को समझाइए-समन्वय समूह, लिगेण्ड, उपसहसंयोजन संख्या, उपसहसंयोजन बहुफलक, होमोलेप्टिक तथा हेटरोलेप्टिक।

Answer - 14 : -

1. उपसहसंयोजन सत्ता या समन्वय समूह (Coordination entity) – केन्द्रीय धातु परमाणु अथवा आयन से किसी एक निश्चित संख्या में आबन्धित आयन अथवा अणु मिलकर एक उपसहसंयोजन सत्ता का निर्माण करते हैं। उदाहरणार्थ–[CoCl₃(NH₃)₃] एक उपसहसंयोजन सत्ता है। जिसमें कोबाल्ट आयन तीन अमोनिया अणुओं तथा तीन क्लोराइड आयनों से घिरा है। अन्य उदाहरण हैं –
[Ni(CO)₄],[PtCl₂(NH₃)₂], [Fe(CN)₆]^4-,[Co(NH₃)₆]³⁺ आदि।

2. लिगेण्ड (Ligand) – उपसहसंयोजन सत्ता में केन्द्रीय परमाणु/आयन से परिबद्ध आयन अथवा अणु लिगेण्ड कहलाते हैं। ये सामान्य आयने हो सकते हैं; जैसे- Cl^–, F^–, CN^–, OH^– छोटे अणु हो सकते हैं; जैसे- H₂O या NH₃, बड़े अणु हो सकते हैं; जैसे- H₂NCH₂CH₂NH₂ या N(CH₂CH₂NH₂)₃ अथवा वृहदाणु भी हो सकते हैं; जैसे- प्रोटीन।

3. उपसहसंयोजन संख्या (Coordination number) – एक संकुले में धातु आयन की उपसहसंयोजन संख्या (CN) उससे आबन्धित लिगेण्डों के उन दाता परमाणुओं की संख्या के बराबर होती है, जो सीधे धातु आयन से जुड़े हों।
उदाहरणार्थ– संकुल आयनों [PtCl₆]^2- तथा [Ni(NH₃)₄]²⁺ में Pt तथा Ni की उपसहसंयोजन संख्या क्रमश: 6 तथा 4 है। इसी प्रकार संकुल आयनों [Fe(C₂O₄)₃]^3- और [Co(en)₃]³⁺ में Fe और Co दोनों की समन्वय संख्या 6 है क्योंकि C₂O^2-₄ तथा en (एथेन-1, 2-डाइऐमीन) द्विदन्तुर लिगेण्ड हैं।

उपसहसंयोजन संख्या के सन्दर्भ में यह तथ्य महत्त्वपूर्ण है कि केन्द्रीय परमाणु/आयन की उपसहसंयोजन संख्या केन्द्रीय परमाणु/आयन तथा लिगेण्ड के मध्य बने केवल o (सिग्मा) आबन्धों की संख्या के आधार पर ही निर्धारित की जाती है। यदि लिगेण्ड तथा केन्द्रीय परमाणु/आयन के मध्य π (पाई) आबन्ध बने हों तो उन्हें नहीं गिना जाता।

4. उपसहसंयोजन बहुफलक (Coordinationpolyhedron) – केन्द्रीय परमाणु/आयन से सीधे जुड़े लिगेण्ड परमाणुओं की दिक्स्थान व्यवस्था (spacial arrangement) को उपसहसंयोजन बहुफलक कहते हैं। इनमें अष्टफलकीय, वर्ग समतलीय तथा चतुष्फलकीय मुख्य हैं। उदाहरणार्थ– [Co(NH₃)₆]³⁺ अष्टफलकीय है, [Ni(CO)₄] चतुष्फलकीय है तथा [PtCl₄]^2- वर्ग समतलीय है। चित्र-1 में विभिन्न उपसहसंयोजन बहुफलकों की आकृतियाँ दर्शायी गई हैं।

5. होमोलेप्टिक (Homoleptic) – संकुल जिनमें धातु परमाणु केवल एक प्रकार के दाता समूह (लिगेण्ड) से जुड़ा रहता है, होमोलेप्टिक संकुल कहलाते हैं। उदाहरणार्थ– [Co(NH₃)₆]³⁺ तथा [Fe(CN)₆]^4-.

6. हेटरोलेप्टिक (Heteroleptic) – संकुल जिनमें धातु परमाणु एक से अधिक प्रकार के दाता समूहों (लिगेण्डों) से जुड़ा रहता है, हेटरोलेप्टिक संकुल कहलाते हैं। उदाहरणार्थ – [Co(NH₃)₄Cl₂]⁺ तथा [Pt(NH₃)₅Cl]³⁺.

Question - 15 : - एकदन्तुर, द्विदन्तुर तथा उभयदन्तुर लिगेण्ड से क्या तात्पर्य है? प्रत्येक के दो उदाहरण दीजिए।

Answer - 15 : -

लिगेण्ड का एक परमाणु दाता परमाणु होता है जो केन्द्रीय धातु आयन को एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म दान करके उपसहसंयोजक आबन्ध बनाता है। जब एक लिगेण्ड धातु आयन से एक दाता परमाणु द्वारा परिबद्ध होता है; जैसे- Cl^–, H₂O या NH₃ तो लिगेण्ड एकदन्तुर (unidentate) कहलाता है। जब लिगेण्ड दो दाता परमाणुओं द्वारा परिबद्ध होता है; जैसे- H₂NCH₂CH₂NH₂ (एथेन-1, 2-डाइऐमीन) अथवा C₂O^2-₄ (ऑक्सेलेट) तो ऐसा लिगेण्ड द्विदन्तुर कहलाता है।

वह लिगेण्ड जो दो भिन्न परमाणुओं द्वारा जुड़ सकता है, उसे उभयदन्ती संलग्नी या उभयदन्तुर लिगेण्ड कहते हैं। ऐसे लिगेण्ड के उदाहरण हैं- NO^–₂ तथा SCN^– आयन। NO^–₂ आर्यन केन्द्रीय धातु परमाणु/आयन से या तो नाइट्रोजन द्वारा अथवा ऑक्सीजन द्वारा संयोजित हो सकता है। इसी प्रकार SCN^– आयन सल्फर अथवा नाइट्रोजन परमाणु द्वारा संयोजित हो सकता है।

Question - 16 : -
निम्नलिखित उपसहसंयोजन सत्ता में धातुओं के ऑक्सीकरण अंक का उल्लेख कीजिए –

[Co(H₂O)(CN)(en)₂]²⁺

[CoBr₂(en)₂]⁺

[PtCl₄]^2-

[K₃[Fe(CN)₆]

[Cr(NH₃)₃Cl₃].

Answer - 16 : -

माना कि दिये गये संकर आयनों में धातु के ऑक्सीकरण अंक x हैं। अत:

x + (0) + (-1) + 2 × (0) = +2; ∴ x = +3
x + 2 × (-1) + 2 × (0) = +1; ∴ x = +3
x + 4 × (-1) = – 2, ∴ x = +2
3 × (+1) + x + 6 × (-1) = 0; ∴ x = +3
x + 3 × (0) + 3 × (-1) = 0; ∴ x = +3

Question - 17 : -
IUPAC नियमों के आधार पर निम्नलिखित के लिए सूत्र लिखिए –

टेट्राहाइड्रॉक्सिडोजिंकेट(II)

पोटैशियम टेट्राक्लोरिडोपैलेडेट (II)

डाइऐम्मीनडाइक्लोरिडोप्लैटिनम (II)

पोटैशियम टेट्रासायनिडोनिकिलेट (II)

पेन्टाऐम्मीननाइट्रिटो-O-कोबाल्ट(III)

हेक्साऐम्मीनकोबाल्ट(III) सल्फेट

पोटैशियम ट्राइ (ऑक्सेलेटो) क्रोमेट(III)

हेक्साऐम्मीनप्लैटिनम(IV)

टेट्राब्रोमिडोक्यूप्रेट(II)

पेन्टाऐम्मीनंनाइट्रिटो-N-कोबाल्ट(III)

Answer - 17 : -

[Zn(OH)₄]^2-
K₂[PdCl₄]
[Pt(NH₃)₂Cl₂]
K₂[Ni(CN)₄]
[Co(NH₃)₅(ONO)]²⁺
[Co(NH₃)₆]₂(SO₄)₃
K₃[Cr(C₂O₄)₃]
[Pt(NH₃)₆]⁴⁺
[CuBr₄]^2-
[Co(NH₃)₅(NO₂)]²⁺

Question - 18 : -
IUPAC नियमों के आधार पर निम्नलिखित के सुव्यवस्थित नाम लिखिए –

[Co(NH₃)₆]Cl₃

[Pt(NH₃)₂Cl(NH₂CH₃)]Cl

[Ti(H₂O)₆]³⁺

[Co(NH₃)₄Cl(NO₂)]Cl

[Mn(H₂O)₆]²⁺ (2018)

[NiCl₄]^2-

[Ni(NH₃)₆]Cl₂ (2017)

[Co(en)₃]³⁺

[Ni(CO)₄]

Answer - 18 : -

हेक्साऐम्मीनकोबाल्ट (III) क्लोराइड
डाइऐम्मीनक्लोरिडो( मेथिल ऐमीन)प्लैटिनम (II) क्लोराइड
हेक्साऐक्वाटाइटेनियम (III) आयन
टेट्राऐम्मीनक्लोरिडोनाइट्रिटो-N-कोबाल्ट (III) क्लोराईड
हेक्साऐक्वामैंगनीज (II) आयन
टेट्राक्लोरिडोनिकिलेट (II) आयन
हेक्साऐम्मीननिकिल (II) क्लोराइड
ट्रिस(एथेन-1,2-डाइऐमीन) कोबाल्ट (III) आयन
टेट्राकार्बोनिलनिकिल(0)।

Question - 19 : - उपसहसंयोजन यौगिकों के लिए सम्भावित विभिन्न प्रकार की समावयवताओं को सूचीबद्ध कीजिए तथा प्रत्येक का एक उदाहरण दीजिए।

Answer - 19 : - उपसहसंयोजन यौगिकों में दो प्रमुख प्रकार की समावयवताएँ ज्ञात हैं। इनमें से प्रत्येक को पुनः प्रविभाजित किया जा सकता है।

Question - 20 : -
निम्नलिखित उपसहसंयोजन सत्ता में कितने ज्यामितीय समावयव सम्भव हैं?

[Cr(C₂O₄)₃]^3-

[Co(NH₃)Cl₃]

Answer - 20 : -

यह [M(AA)₃]^n± प्रकार का संकर आयन है तथा ज्यामितीय समावयवता प्रदर्शित करने में असमर्थ है। इसलिए इसका कोई ज्यामितीय समावयवी सम्भव नहीं है।
दो (फेशियल तथा पेरीफेरल)।

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